Модификация поверхности технического углерода и ее влияние на технологические и физико-механические свойства резин

• Автор: Корнев, Юрий Витальевич
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Технический углерод, его физикохимические характеристики и их влияние на пластоэластические и упругопрочностные свойства резиновых

смесей и резин.

1.1.1. Строение.

1.1.2. Взаимодействие техуглеродэластомср Понятие потенциал взаимодействия

1.1.3. Влияние степени наполнения техническим углеродом.

1.1.4. Влияние структурности технического углерода

1.1.5. Влияние дисперсности технического углерода.

1.1.6. Влияние степени диспергирования технического углерода

1.1.7. Влияние свойств поверхности технического углерода

1.1.8. Влияние технического углерода на электропроводность эластомерных материалов
1.1.9. Теплопроводность технического углерода и его другие физическохимические свойства
1.2. Способы модификации поверхности технического углерода
1.3. Гидроксилсодержащие олигомеры в качестве модификаторов технического углерода
1.4. Выводы из литературного обзора и постановка цели работы
2. Объекты исследования
2.1. Бутадиен стирольные каучуки
2.1.1. Бутадиен стирольные каучуки эмульсионной полимеризации.
2.1.2. Бутадиен стирольные каучуки растворной полимеризации.
2.2. Модификаторы лапрамол 4 и полифурит.
2.3. Связующий агент гик1о1 БСА органосилан
2.4. Технический углерод 0.
2.5. Канальный технический углерод К
3. Методы исследования.
3.1. Дифференциальная сканирующая калориметрия ДСК.
3.2. Термогравиметрический анализ ТГА
3.3. Определение относительной термодесорбции по методу КомпАС.
3.4. Приборы, применявшиеся для модификации техуглерода
3.5. Определение электрических характеристик резин.
3.6. Испытания на реометре Монсанто ГОСТ
3.7. Испытания на вискозиметре Муни ГОСТ
3.8. Физикомеханические испытания вулканизатов на приборе ГОСТ
3.9. Определение удельной работы деформации на разрушение образцов.
3 Исследование распределения технического углерода в объме вулканизата с помощью сканирующего зондового микроскопа
3 Другие испытания.
4. Экспериментальная часть.
4.1. Получение модифицированного технического углерода.
4.1.1. Изготовление технического углерода 0 с нанесенным лапрамолом 4.
4.1.2. Модифицированный технический углерод 0 по методу МИТХТ.
4.1.3. Модифицированный технический углерод 0 по методу ПИИШ
4.2. Изготовление резиновых смесей.
4.3. Результаты физикохимических методов исследования процесса модификации технического углерода.
4.3.1. Дифференциальная сканирующая калориметрия ДСК
4.3.2. Тсрмограгравиметрический анализ ТГА и метод измерения температуры начала кипения по ГОСТ .
4.3.3. Определение относительной термодесорбции но методу КомпАС.
4.3.4. Измерение водной суспензии образцов технического углерода.
4.3.5. Выводы.
4.4. Исследование свойств резиновых смесей и вулканизатов с
модифицированным техническим углеродом в качестве наполнителя
4.4.1. Исследование свойств резиновых смесей с техническим углеродом модифицированным полифуритом и лапрамолом 4
4.4.2. Исследование свойств вулканизатов с модифицированным полифуритом и лапрамолом 4 техническим углеродом
4.5. Исследование свойств резиновых смесей и вулканизатов с
лапрамолом 4 в качестве ингредиента и модифицированным лапрамолом 4 техническим углеродом в качестве наполнителя
4.5.1. Исследование свойств резиновых смесей с лапрамолом 4 в качестве ингредиента
4.5.2. Исследование свойств вулканизатов с лапрамолом 4 в
качестве ингредиента и модифицированным лапрамолом 4 техническим углеродом в качестве наполнителя
4.6. Исследование распределения наполнителя в объме вулканизата методом СЗМ.
4.7. Исследование свойств резиновых смесей и вулканизатов с
модифицированным техническим углеродом в качестве наполнителя в сочетании со связующим агентом
4.7.1. Исследование свойств резиновых смесей со связующим агентом органосиланом и модифицированным техническим углеродом в качестве наполнителя.
4.7.2. Исследование свойств резиновых смесей со связующим агентом органосиланом и лапрамолом 4 в сочетании с исходным техуглеродом
4.7.3. Исследование свойств вулканизатов с модифицированным техническим углеродом в качестве наполнителя в сочетании со связующим агентом.
4.7.4. Исследование свойств вулканизатов со связующим агентом органосиланом и лапрамолом 4 в сочетании с исходным техуглеродом
5. Заключение.
6. Выводы.
Литература


В большинстве своем гидроксилсодержащие олигомеры хорошо растворимы в воде и органических растворителях и проявляют свойства поверхностноактивных веществ, вследствие чего применение их в процессе гранулирования техуглерода представляет значительный интерес. Цель работы. Научная новизна. Изучено действие водорастворимых гидроксилсодержащих соединений лапрамола 4 ОУАЛЛтетрагидроксипропилэгилендиамин продукт взаимодействия окиси пропилена с этилендиамином и полифурита олигоокситетраметиленгликоль продукт полимеризации тетрагидрофурана в качестве модификаторов поверхности технического углерода, а также лапрамола 4 в качестве ингредиента в резиновых смесях и вулканизатах. Показано различие в действии лапрамола 4, взятого в равных количествах, в зависимости от условий его применения в качестве самостоятельного ингредиента или в качестве модификатора технического углерода. Определена взаимосвязь между изменением поверхности технического углерода в ходе предложенного процесса модификации и свойствами резиновых смесей и вулканизатов. I Гоказана возможность взаимодействия модифицированной поверхности технического углерода со связующим агентом органосиланом, обеспечивающим дополнительную связь такого технического углерода с эластомсрной матрицей. Практическая значимость. Изучен процесс и предложены методы химической модификации поверхности технического углерода с применением в качестве модификаторов двух соединений полифурита и лапрамола 4. Получен модифицированный технический углерод па основе марки 0, резиновые смеси и вулканизаты с которым обладают рядом ценных специфических свойств пониженной склонностью к подвулканизации, увеличенной прочностью, увеличенным относительным удлинением, увеличенным сопротивлением к действию ударных нагрузок, улучшенной усталостной выносливостью. Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, объектов и методов исследования, экспериментальной части, заключения, выводов, списка цитируемой литературы 0 ссылок. Работа изложена на 3 страницах машинописного текста, содержит таблиц и рисунков. Технический углерод, его физикохимические характеристики и их влияние на пластоэластические и упругопрочностные свойства резиновых смесей и резин. Технический углерод после каучука является наиболее важным и крупнотоннажным ингредиентом в резиновой промышленности. Главной особенностью влияния технического углерода на свойства эластомеров является их усиление 2, 3. Явление усиления заключается в том, что при введении активных типов наполнителей в резиновые смеси происходит существенное увеличение прочности вулканизатов, модулей, тврдости, а также увеличение сопротивления истиранию и раздиру. Технологические и прочностные свойства вулканизатов в значительной степени зависят от физической и химической природы поверхности гехуглерода. Рис. Выпускается большое количество марок технического углерода, различающихся способом производства, видом используемого сырья и физикохимическими характеристиками, т. Структурными элементами частиц технического углерода являются плоские решетки, состоящие из шестичленных углеродных циклов аналогичных бензольным по расположению углеродных атомов, в которых атомы углерода связаны силами главных валентностей рис. Примерно таких плоских решеток, параллельно расположенных не точно одна над другой, как в графите, а смешенных друг относительно друга, образуют элементарный кристаллит рис. Силы, связывающие углеродные атомы двух параллельных плоских решеток, слабее, чем силы между атомами, образующими решетку. Расстояние между ближайшими углеродными атомами в решетке 1, А, а между углеродными атомами в узлах двух параллельных решеток 3,,7А. В состав элементарного кристаллита входит от 0 до 0 атомов углерода. Беспорядочно, но компактно расположенные элементарные кристаллиты образуют частицу технического углерода рис. Число кристаллитов в частице определяет ее размер. Так, частицы технического углерода марки К4 содержат 5 тыс. Т0 несколько миллионов кристаллитов. Помимо кристаллитов, в частице технического углерода имеются единичные слои и неорганизованный углерод последний находится, главным образом, в виде боковых углеводородных цепей у краевых атомов кристаллитов и единичных слоев.